中国公路学报

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李国玉,马巍,穆彦虎,周成林,毛云程

中国公路学报. 2011, 24(5): 1-5.

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为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形,土样中水分不断增加且向中上部聚集,干密度减小,孔隙比增加,最终导致黄土湿陷变形增加;冻融循环和增湿作用引起的压实黄土结构疏松和强度弱化是黄土地基和路基湿陷变形增加的主要原因。研究成果为季节冻土区黄土湿陷产生的原因和机制研究提供了一种新的思路和解释,为黄土湿陷灾害防治提供了科学依据。

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考虑位移影响的被动土压力计算方法

欧明喜,刘新荣,钟祖良

中国公路学报. 2011, 24(5): 6-10.

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基于被动区土体的位移模式假设,采用邓肯-张(Duncan-Chang)提出的双曲线应力-应变关系模型,建立了考虑位移非线性影响的被动土压力计算公式,并将已有模型试验的反演分析得到的计算结果与实测结果进行比较。研究结果表明:提出的公式计算结果与实测结果比较接近,该公式能够反映位移对被动土压力的非线性影响,并且形式简单、易于理解、参数较少、物理意义明确。

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加固软土路基的现浇X形混凝土桩力学特性

张敏霞,刘汉龙,丁选明

中国公路学报. 2011, 24(5): 11-17.

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通过截面几何特性分析和足尺模型试验,从理论分析和模型试验等多角度研究了现浇X形混凝土桩的力学特性。分析了X形桩截面3个参数对其截面力学效应的影响,并与等面积和等周长的素混凝土方形桩、圆形桩作了对比。结合试验结果,并针对X形桩有别于传统桩型的过度充盈反而削减承载力的特点,提出X形桩极限承载力计算公式。理论分析结果表明:从增大侧表面积、减少桩身混凝土用量的角度分析,X形桩优于方形桩,方形桩优于圆形桩。足尺模型试验结果表明:在相同的荷载条件下,与等面积圆形桩相比,X形桩沉降量小、侧摩阻力高;实测极限状态时X形桩承载力比等面积圆形桩提高了32%。

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Sasobit改性沥青的结构与性能研究

季节,罗晓辉,徐世法

中国公路学报. 2011, 24(5): 18-25.

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在Pen 60/80 基质沥青中加入不同含量的Sasobit,应用常规的沥青性能试验(针入度试验、粘度试验、组分试验等)测试Sasobit改性沥青分别在15 ℃,25 ℃,30 ℃的针入度和软化点,以及60 ℃,120 ℃,135 ℃的粘度和组分等性能指标;通过旋转薄膜加热试验(RTFOT)和压力老化容器(PAV)试验模拟沥青的短期老化和长期老化,评价Sasobit改性沥青的耐久性。同时,利用凝胶色谱仪(GPC)和红外光谱仪(IR)测试Sasobit改性沥青的分子量分布、官能团变化等微观性能,分析Sasobit对沥青宏观性能、官能团以及分子量等微观性能的影响,定性地建立Sasobit改性沥青微观性能与宏观性能之间的关系,从微观角度分析Sasobit改性沥青的性能变化规律。结果表明:在沥青中加入Sasobit后,Sasobit与沥青中的—OH和C—H发生了化学反应,这些化学反应导致沥青中出现了新的芳香族C—O键,并使得Sasobit的长链烷基与沥青中的沥青蜡发生了共晶,因而改变了沥青的晶体结构、组分比例以及胶体结构,使沥青的性能有了明显的改变,提高了沥青的高温性能,降低了沥青的低温性能;这一点与在沥青混合料中加入Sasobit后所表现出来的路用性能正好吻合。

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多轴移动荷载下沥青路面的动态响应特性

裴建中,吴浩,陈勇,王秉纲

中国公路学报. 2011, 24(5): 26-31.

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为分析多轴移动荷载下沥青路面的动态响应特性,通过现场调查建立了不同轴型作用下沥青路面的三维有限元模型,分别研究了单后轴、双后轴及三后轴轴载均匀分布、三后轴车轴载不均匀分布及三后轴车前轴悬空条件下对路面的影响。结果表明:多轴车轴距大于3 m时,各轴对路面的作用相互独立,轴数的增加对路面竖向位移产生叠加作用,对路表最大剪应力及压应力影响不明显;三后轴车中轴对路面竖向位移作用最大,较前轴及后轴分别增大23.7%和18.2%,中轴及后轴对路表剪应力有一定影响,而各轴对路表最大压应力基本没有影响。研究结果显示多轴车轴载不均匀分布对路面破坏会产生较大影响。

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钢筋混凝土柱低周疲劳损伤后的阻尼性能试验

王元丰,钟铭,潘玉华

中国公路学报. 2011, 24(5): 32-39.

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通过试验研究了低周疲劳损伤对钢筋混凝土柱动力特性的影响;采用自由衰减法测试并分析了钢筋混凝土柱的刚度和阻尼随损伤发展的变化趋势;通过回归分析建立了与动刚度损伤相联系的阻尼比试验统计公式;根据损伤柱等效截面静刚度与动刚度之间的统计关系,进一步建立了阻尼比与静刚度损伤的试验统计公式。分析结果表明:钢筋混凝土柱的阻尼比随其刚度的降低而逐渐增大,动刚度损伤和静刚度损伤均能够反映阻尼比的变化趋势。

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不确定气动干扰效应影响下并列大跨度桥梁颤振导数识别方法

祝志文,李友祥,陈政清

中国公路学报. 2011, 24(5): 40-46.

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将处于自然风中一前一后并列布置的大跨度桥梁相互之间可能存在的不确定相互气动干扰处理成随机气动干扰,并归入到紊流风随机激励中,采用基于模态参数识别的随机子空间识别方法,开发了桥梁断面颤振导数识别的专用程序,并以具有理论解的Theodorsen平板为例,通过系统响应数值仿真和颤振导数识别,验证了该方法的可靠性。针对实际大跨度桥梁,设计了并列节段模型试验悬挂系统,开展了紊流风和随机气动干扰效应下的并列大跨度桥梁节段模型风洞试验,将迎风、背风侧桥梁断面的颤振导数结果与均匀流、紊流风中单个桥梁断面颤振导数值进行了对比。结果表明:背风侧桥梁对迎风侧桥梁的颤振导数影响很小,而迎风侧桥梁对背风侧桥梁的颤振导数有较大影响;该研究方法为存在这种随机气动干扰的并列大跨度桥梁颤振导数识别提供了一个较为合理的途径。

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基于模型修正梁格法的车桥耦合振动分析系统

韩万水,王涛,李永庆,李彦伟,黄平明

中国公路学报. 2011, 24(5): 47-55.

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首先以一座钢桁架连续梁桥为工程实例,建立尽可能考虑结构特点的初始有限元模型,并结合现场试验采集的静、动力实测数据,建立考虑变形、频率及振型等静、动力信息的多目标函数,通过有限元模型修正获得能够反映结构真实状态的基准有限元模型;其次介绍了梁格法桥梁车桥耦合振动分析模块以及静载试验整车加载模块编制思路,并嵌入自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS;最后将修正后的有限元模型输入至自行研发的梁格法车桥静动力分析模块,并将静动力荷载工况下的实测响应、BDANS计算值与通用软件ANSYS计算值三者进行了相互校核和对比。结果表明:BDANS静力分析模块的计算结果与ANSYS静力计算结果完全吻合,BDANS动力分析模块在不同行车工况下的动力计算响应趋势与实测响应趋势保持一致,从而验证了该分析模块的可靠性。

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钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度研究

孙治国,王东升,郭迅,李晓莉

中国公路学报. 2011, 24(5): 56-64.

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为研究钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度,整理了154根钢筋混凝土墩柱试验数据,研究了墩柱等效塑性铰长度随侧向位移的变化规律,通过试验对各国主要塑性铰长度计算公式进行了对比,讨论了影响墩柱等效塑性铰长度的主要因素,通过回归分析建议了等效塑性铰长度计算公式并进行了验证。结果表明:钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度随位移延性系数变化而变化,但未呈现一致变化规律;与试验结果相比,各公式计算的墩柱等效塑性铰长度离散性均较大,Priestley建议公式在平均意义上与试验结果最为接近,Paulay公式、Panagiotakos公式和欧洲Eurocode 8规范公式偏于不安全,中国《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)建议公式偏于保守,日本JRA规范建议公式最为保守;钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度主要与试件高度、截面宽度和纵筋直径有关,与纵筋屈服强度、试件轴压比、配箍等因素关系不大;建议的钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度计算公式在平均意义上与试验结果基本一致,适用于剪跨比在2.0～8.0之间且混凝土抗压强度在20～110 MPa之间的普通及高强钢筋混凝土墩柱。

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钢板-混凝土组合加固矩形梁的抗弯性能试验

王春生,袁卓亚,高珊,郭晓宇,冯林军

中国公路学报. 2011, 24(5): 65-73.

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为了研究不同设计参数与加固构造对钢板-混凝土组合加固梁抗弯性能的影响,对4根钢板-混凝土组合加固矩形钢筋混凝土梁进行了试验研究及数值与理论分析。试件测量内容主要有荷载、挠度、应变、滑移、裂缝的发生以及发展状况等;然后采用有限元软件ANSYS对试验梁加固后的抗弯性能进行了数值模拟,并依据试验梁达到极限抗弯承载能力时的塑性破坏特征,建立了承载力理论简化计算公式。试验结果表明:钢板-混凝土组合加固可显著提高原梁的极限承载力;植筋间距对加固梁的承载力、新老混凝土界面纵向相对滑移具有显著影响,植筋间距越大则承载力越小,且界面出现纵向相对滑移的荷载值越小;剪跨比对试验梁的破坏形态、极限承载力、界面纵向相对滑移、结构延性均具有显著影响。数值与理论分析结果表明:数值模型能较好模拟试验梁发生弯曲破坏时的受力性能,而对界面滑移与剥离破坏的模拟尚存在不足;理论计算值与试验值在塑性弯曲破坏时吻合较好,脆性剥离破坏时相差较大。

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钢筋混凝土梁裂缝宽度试验与计算方法

管俊峰,赵顺波,李晓克,黄承逵

中国公路学报. 2011, 24(5): 74-81.

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为了建立混凝土结构裂缝验算的统一公式, 对28根钢筋混凝土梁进行试验,分析了配筋、保护层厚度和截面高度变化对钢筋重心水平对应的梁侧面的裂缝间距和裂缝宽度的影响规律;确定了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征;提出了以纵向受拉钢筋直径和间距为变量的纵向受拉钢筋有效影响区的计算方法;改进了平均裂缝间距及最大裂缝宽度的计算模式,并将计算值与实测值进行了比较。结果表明:建议的公式精度较好,使最大裂缝宽度的计算更为合理,适用于大保护层和高截面的钢筋混凝土梁。

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交叉口定周期信号控制多目标优化方法

高云峰,徐立鸿,胡华,韩皓,杨晓光

中国公路学报. 2011, 24(5): 82-88.

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为了克服以往采用加权组合方法将多目标优化模型转为单目标优化模型进行求解的弊端,以非饱和交叉口为研究对象建立了定周期信号控制参数的多目标优化模型,并以非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA II)为基础建立了直接求解单个交叉口交通信号多目标控制模型的相容优化方法。最后通过实例分析了延误、停车率、排队长度等常用交通信号控制目标的有效性和对控制参数的敏感性。研究结果表明:与单目标优化方法相比,多目标相容优化方法更能减少车辆在交叉口上的停车延误和排队长度;与加权组合方法相比,多目标相容优化方法能获得更优的综合交通效益。

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快速路交织区交通流模型研究

张菁,巨永锋

中国公路学报. 2011, 24(5): 89-93.

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为了再现快速路交织区交通流的运行特性,在跟驰模型中引入交通压力,并采用驾驶人心理制约条件对车辆换道模型进行改进,将二者结合起来提出了新的快速路交织区交通流模型;应用Java语言编写程序,针对不同的交通状态进行模拟再现。仿真结果表明:当交通量一定时,直行车辆和交织车辆的平均速度都会随着交织区长度的增加而增大;交织区长度增加为交织车辆的交织运行提供了较大空间,随着交织区长度的增加,交通量略有增加,交织区长度的增加可以有效抵消交通量的增加对直行车辆的干扰;在交通量较小时,车辆速度随着交织区长度的变化较小,高流量时,交织区长度对平均速度的影响较大,当交织区长度小于150 m时,外侧直行车辆车速大于交织车辆的车速,随着交织区长度增加,交织车辆的速度接近于直行车辆的速度,当交织区长度大于350 m后,变化就不明显。

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城市快速路三维集成交通事件自动检测算法

陈德旺,余勇,祝陶美

中国公路学报. 2011, 24(5): 94-99.

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为了及时、准确地检测交通事件并采取有效的管理手段,提高城市快速路交通管理水平,在总结现有交通事件自动检测算法优缺点的基础上,提出了一种基于二维空间和一维时间的交通流异常变化的三维集成交通事件自动检测算法(集成AID算法),并利用北京市二环快速路上现有的交通流数据及相应的交通事件信息,对提出的集成AID算法进行验证,对其有效性和实用性进行分析。结果表明:该算法能够对快速路交通事件进行有效检测,与各个维度的子算法相比,能有效提高检测率,降低误报率,能够满足实际工程应用的需求。

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非常态下城市道路交通检测器布局优化方法

郑长江,李悦,王婷

中国公路学报. 2011, 24(5): 100-106.

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为了使城市道路上布设的交通检测器能够实时、准确地提供路网动态交通流信息,并最大程度地节约经济成本,通过仿真对交通异常事件下城市道路交通流量和车辆延误进行了估计,并利用模糊聚类分析法、回归分析法和车辆延误估计模型,研究了路网在非常态下的检测器空间位置以及空间密度的布局优化方法;通过一个算例,对提出的检测器布局优化方法进行了验证分析,并得出了算例中检测器布局的优化方案。结果表明:所提出的检测器布局优化方法是可行的。

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掺氢比对低热值气体发动机燃烧性能的影响

张欣,李从心,胡准庆

中国公路学报. 2011, 24(5): 107-112.

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基于台架试验开展了发动机燃用2种典型低热值气体燃料(煤层气、沼气)掺混氢气燃烧性能的试验研究,分析了掺氢比对发动机燃烧特性参数的影响和对低热值气体发动机燃烧稳定性的影响。结果表明:低热值气体掺混氢气后,改善了低热值气体发动机的燃烧性能,最大缸压值上升,其对应的曲轴转角前移,燃料燃烧的火焰发展期大幅降低;随着掺氢比的增加,发动机平均指示压力更加集中分布在均值附近,且掺氢比越高,效果越明显。

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并行再生制动系统控制器的设计与开发

张京明,任殿波,杜维南,崔淑梅

中国公路学报. 2011, 24(5): 113-119.

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分析了混合动力汽车再生制动系统的特点及其应用前景,提出了一种基于并行控制的再生制动控制策略;针对某款并联式混合动力轿车,采用并行再生制动控制策略,进行了制动控制器的软硬件开发;搭建了硬件在环仿真试验系统对控制器进行了硬件在环仿真验证,并对控制器进行了实车测功机试验和实车道路试验。试验结果表明:该控制器运行稳定、可靠,整车平均制动能量回收效率达15%左右,显著提高了汽车的能源利用效率。

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小型液压挖掘机回转过程能量消耗与节能研究

杨敬,权龙,杨阳

中国公路学报. 2011, 24(5): 120-126.

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为了使小型液压挖掘机在回转过程中降低能量消耗,对小型液压挖掘机在重载工况下以不同转动惯量回转时的能量消耗特性进行分析,利用Pro/E软件建立了整机的三维模型,利用AME-sim软件建立了液压系统仿真模型,通过ADAMS和AMEsim软件对模型进行联合仿真,并进行试验研究,得到小型液压挖掘机在回转过程中由转动惯量变化引起的能量消耗和系统压力变化的规律。结果表明:在重载工况下以小转动惯量回转时,采用柴油机停缸技术,可以使平均燃油消耗下降15% 。

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2011年, 第24卷, 第5期　刊出日期：2011-09-01

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